Java集合面试题

001什么是集合?

集合就是一个放数据的容器，准确的说是放数据对象引用的容器;集合类存放的都是对象的引用，而不是对象的本身;集合类型主要有3种：set(集）、list(列表）和map(映射)。

002集合框架中的泛型有什么优点？

Java1.5引入了泛型，所有的集合接口和实现都大量地使用它。泛型允许我们为集合提供一个可以容纳的对象类型，因此，如果你添加其它类型的任何元素，它会在编译时报错。这避免了在运行时出现ClassCastException，因为你将会在编译时得到报错信息。泛型也使得代码整洁，我们不需要使用显式转换和instanceOf操作符。它也给运行时带来好处，因为不会产生类型检查的字节码指令。

003Iterator是什么？

Iterator接口提供遍历任何Collection的接口。我们可以从一个Collection中使用迭代器方法来获取迭代器实例。迭代器取代了Java集合框架中的Enumeration。迭代器允许调用者在迭代过程中移除元素。

004集合和数组的区别?

数组是固定长度的；集合可变长度的。
数组可以存储基本数据类型，也可以存储引用数据类型；集合只能存储引用数据类型。
数组存储的元素必须是同一个数据类型；集合存储的对象可以是不同数据类型。

005常用的集合类有哪些？

Map接口和Collection接口是所有集合框架的父接口：
Collection接口的子接口包括：Set接口和List接口
Map接口的实现类主要有：HashMap、TreeMap、Hashtable、ConcurrentHashMap以及Properties等
Set接口的实现类主要有：HashSet、TreeSet、LinkedHashSet等
List接口的实现类主要有：ArrayList、LinkedList、Stack以及Vector等

006Collection 和 Collections 有什么区别？

java.util.Collection 是一个集合接口（集合类的一个顶级接口）。它提供了对集合对象进行基本操作的通用接口方法。Collection接口在Java 类库中有很多具体的实现。Collection接口的意义是为各种具体的集合提供了最大化的统一操作方式，其直接继承接口有List与Set。
Collections则是集合类的一个工具类/帮助类，其中提供了一系列静态方法，用于对集合中元素进行排序、搜索以及线程安全等各种操作。

007Set和List的区别？

Set 接口实例存储的是无序的，不重复的数据。List 接口实例存储的是有序的，可以重复的元素。都可以存储null值，但是set不能重复所以最多只能有一个空元素。
Set检索效率低下，删除和插入效率高，插入和删除不会引起元素位置改变 <实现类有HashSet,TreeSet>。
List和数组类似，可以动态增长，根据实际存储的数据的长度自动增长List的长度。查找元素效率高，插入删除效率低，因为会引起其他元素位置改变 <实现类有ArrayList,LinkedList,Vector> 。

008Arraylist与 LinkedList 异同？

1)Arraylist 底层使用的是Object数组；LinkedList 底层使用的是双向循环链表数据结构；
2)ArrayList 采用数组存储，所以插入和删除元素的时间复杂度受元素位置的影响。插入末尾还好，如果是中间，则（add(int index, E element)）接近O（n）；LinkedList 采用链表存储，所以插入，删除元素时间复杂度不受元素位置的影响，都是近似 O（1）而数组为近似 O（n）。对于随机访问get和set，ArrayList优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。
3)LinkedList 不支持高效的随机元素访问，而ArrayList 实现了RandmoAccess 接口，所以有随机访问功能。快速随机访问就是通过元素的序号快速获取元素对象(对应于get(int index)方法)。所以ArrayList随机访问快，插入慢；LinkedList随机访问慢，插入快。
4)ArrayList的空 间浪费主要体现在在list列表的结尾会预留一定的容量空间，而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗比ArrayList更多的空间（因为要存放直接后继和直接前驱以及数据）。

009ArrayList和Vector有何异同点？

ArrayList和Vector在很多时候都很类似。
(1)两者都是基于索引的，内部由一个数组支持。
(2)两者维护插入的顺序，我们可以根据插入顺序来获取元素。
(3)ArrayList和Vector的迭代器实现都是fail-fast的。
(4)ArrayList和Vector两者允许null值，也可以使用索引值对元素进行随机访问。
以下是ArrayList和Vector的不同点。
(1)Vector是同步的，而ArrayList不是。然而，如果你寻求在迭代的时候对列表进行改变，你应该使用CopyOnWriteArrayList。
(2)ArrayList比Vector快，它因为有同步，不会过载。
(3)ArrayList更加通用，因为我们可以使用Collections工具类轻易地获取同步列表和只读列表。

010遍历一个List有哪些不同的方式？

List<String> strList = new ArrayList<>();
//使用for-each循环
for(String obj : strList){
  System.out.println(obj);
}
//using iterator
Iterator<String> it = strList.iterator();
while(it.hasNext()){
  String obj = it.next();
  System.out.println(obj);
}

011HashSet如何检查重复？

当把对象加入到HashSet中时，HashSet会先计算对象的hashCode值来判断对象加入的下标位置，同时也会与其他的对象的hashCode进行比较，如果没有相同的，就直接插入数据；如果有相同的，就进一步使用equals来进行比较对象是否相同，如果相同，就不会加入成功。

012HashMap如何遍历？

1.使用foreach循环遍历

Map<String, String> hashMap = new HashMap<String,String>();
hashMap.put("1", "good");
hashMap.put("2", "study");
hashMap.put("3", "day");
hashMap.put("4", "up");
for (Map.Entry<String, String> entry : hashMap.entrySet()) {
    System.out.println(entry.getKey()+":"+entry.getValue());
}

2.使用foreach迭代键值对

Map<String, String> hashMap = new HashMap<String,String>();
hashMap.put("1", "good");
hashMap.put("2", "study");
hashMap.put("3", "day");
hashMap.put("4", "up");
for (String key : hashMap.keySet()) {
    System.out.println(key);
}
for (String value : hashMap.values()) {
    System.out.println(value);
}

3.使用迭代器

Map<String, String> hashMap = new HashMap<String,String>();
hashMap.put("1", "good");
hashMap.put("2", "study");
hashMap.put("3", "day");
hashMap.put("4", "up");
Iterator<Map.Entry<String, String>> iterator = hashMap.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    Map.Entry<String, String> next = iterator.next();
    System.out.println(next.getKey()+":"+next.getValue());
}

4.使用lambda表达式

Map<String, String> hashMap = new HashMap<String,String>();
hashMap.put("1", "good");
hashMap.put("2", "study");
hashMap.put("3", "day");
hashMap.put("4", "up");
hashMap.forEach((k,v)-> System.out.println(k+":"+v));

013HashMap 和 Hashtable 的区别?

相同点：
都是实现来Map接口（hashTable还实现了Dictionary 抽象类）。
不同点：
1. 历史原因:Hashtable 是基于陈旧的 Dictionary 类的，HashMap 是 Java 1.2 引进的 Map 接口
的一个实现，HashMap把Hashtable 的contains方法去掉了，改成containsvalue 和containsKey。因为contains方法容易让人引起误解。
2. 同步性:Hashtable 的方法是 Synchronize 的，线程安全；而 HashMap 是线程不安全的，不是同步的。所以只有一个线程的时候使用hashMap效率要高。
3. 值：HashMap对象的key、value值均可为null。HahTable对象的key、value值均不可为null。
4. 容量：HashMap的初始容量为16，Hashtable初始容量为11，两者的填充因子默认都是0.75。
5. HashMap扩容时是当前容量翻倍即:capacity * 2，Hashtable扩容时是容量翻倍+1 即:capacity * 2+1。

014HashSet 和 HashMap 区别？

HashSet 底层就是基于 HashMap 实现的。只不过HashSet里面的HashMap所有的value都是同一个Object而已，因此HashSet也是非线程安全的。

015HaspMap与TreeMap的区别？

1. HashMap通过hashcode对其内容进行快速查找，而TreeMap中所有的元素都保持着某种固定的顺序，如果你需要得到一个有序的结果你就应该使用TreeMap（HashMap中元素的排列顺序是不固定的）。
2. 在Map 中插入、删除和定位元素，HashMap是最好的选择。但如果您要按自然顺序或自定义顺序遍历键，那么TreeMap会更好。使用HashMap要求添加的键类明确定义了hashCode()和 equals()的实现。

016ArrayList自动扩容？

每当向数组中添加元素时，都要去检查添加后元素的个数是否会超出当前数组的长度，如果超出，数组将会进行扩容，以满足添加数据的需求。数组扩容通过ensureCapacity(int minCapacity)方法来实现。在实际添加大量元素前，我也可以使用ensureCapacity来手动增加ArrayList实例的容量，以减少递增式再分配的数量。 数组进行扩容时，会将老数组中的元素重新拷贝一份到新的数组中，每次数组容量的增长大约是其原容量的1.5倍。这种操作的代价是很高的，因此在实际使用时，我们应该尽量避免数组容量的扩张。当我们可预知要保存的元素的多少时，要在构造ArrayList实例时，就指定其容量，以避免数组扩容的发生。或者根据实际需求，通过调用ensureCapacity方法来手动增加ArrayList实例的容量。

017ArrayList的Fail-Fast机制？

ArrayList也采用了快速失败的机制，通过记录modCount参数来实现。在面对并发的修改时，迭代器很快就会完全失败，而不是冒着在将来某个不确定时间发生任意不确定行为的风险。